基于STM32和FPGA的可控线性调频信号源的设计

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基于ＳＴＭ３２和ＦＰＧＡ的可控线性调频信号源的设计

王剑峰，孙晶华

（哈尔滨工程大学理学院，黑龙江哈尔滨１５０００１）

摘要：设计了一种有别于应用直接数字频率合成（ＤＤＳ）产生线性调频信号，并且可对信号的起止和幅度进行控制的新型线性调频信号源。该设计通过ＳＴＭ３２对由ＭＡＴＬＡＢ根据线性调频公式计算出数据点后嵌入ＦＰＧＡ中的ＲＯＭ所产生的线性调频信号进行起止以及幅度的控制。仿真和实验结果

表明，该设计具有易于实现，信号参数可时变性高，信号幅度、相位可预失真等特点。

关键词：线性调频信号；信号幅度；ＳＴＭ３２；ＦＰＧＡ

中图分类号：ＴＰ２７３

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７４—７７２０（２０１０）１０—００６４—０４

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线性调频信号是一种瞬时频率随时间呈线性变化低通滤波电路和信号幅度控制电路组成。可控线性调频信号源的设计框图如图１所示。

距离分辨率和径向速度分辨率。线——

性调频信号最突出的优点是匹配滤波器对回波信号的多普勒频移不敏感，即使回波信号有较大的多普勒频移，原来的匹配滤波器仍能起到

ＳＴＭ３２ｓＴＭ３２

的信号，不仅可以获得较大的压缩比，而且有着良好的

广＿

ＦＰＧＡ

配置电路ｌｌ配置电路

ＦＰＧＡＥＰ３Ｃ１０

脉冲压缩的作用，从而大大简化信号处理系统。因此它在雷达对抗领域，作为一种成熟的低截获概率雷达信号，被广泛应用于各种体制的雷达中。

Ｆ１０３ＲＥ

ＤＡ羰Ｃ９０８愕１Ｉ。ｇ慷ｃＨ鬻

电压控制ｌ

线性调频信号输出

ＳＴＭ３２输出

１可控线性调频信号源的设计

本设计方案由ＳＴＭ３２、ＦＰＧＡ配置电路、Ｄ／Ａ转换电路、一阶ＲＣ有源低通滤波电路、二阶压控电压源

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信号增益ｌ可控线性调频信号输出

控制芯片ｌ

ＣＬＣ５５２３

图１可控线性调频信号源设计框图

万方数据

《微型机与应用》２０１０年第１０期

凰络与逋信Ｎｅｔｗｏｒｋ

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发送回复脉冲，表示“握手”成功。与此同时，ＦＰＧＡ开始启动内部的高速存储器ＲＯＭ，ＲＯＭ依据地址发生器的时钟频率以此按顺序将预先存储在其内部的线性调频信号数据点发送出去，信号的持续时间由ＲＯＭ中的数据点总量和地址发生器时钟频率共同确定。当ＲＯＭ中的数据点全部发送完毕后，ＲＯＭ随即停止工作，ＦＰＧＡ继续等待下一个ＳＴＭ３２发出的响应脉冲。至此，一次线性调频信号的起止控制过程完毕。用ＳＴＭ３２控制ＦＰＧＡ使得信号收发自如，也加强了信号的隐蔽性和抗干扰性。这里需要注意的是ＳＴＭ３２发送响应脉冲的间隔一

（１）

定要大于线性调频信号的总体发送时间，否则将出现信号波形混叠。这部分控制程序由Ｃ语言和ＶＨＤＬ语言相结合编写，图３为线性调频信号的起止控制流程图，图４为ＳＴＭ３２触发ＦＰＧＡ产生中心频率为５０ｋＨｚ、带宽为３０ｋＨｚ、脉宽为０．００１Ｓ、采样率为５００ｋＨｚ的线性调频信号时序仿真图。

ＳＴＭ３２发送响应脉冲

利用ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＥ（内部具有ＡＲＭ公司的Ｃｏｄｅｘ—Ｍ３内核的高性能微控制器）在控制方面的强大能力和ＦＰ—ＧＡ—ＥＰ３Ｃ１０（现场可编程门阵列）在数据传送速度方面的巨大优势以及丰富的Ｉ／Ｏ资源来提升系统整体的工作效率。ＳＴＭ３２首先控制ＩＳＩＡ３６８１选择线性调频信号的幅度增益，然后在通过触发ＦＰＧＡ进行信号的产生和发送。信号经过一阶、二阶低通滤波后，最后由ＣＬＣ５５２３根据预先选定的幅度增益完成信号的幅度调整。１．１线性调频信号的产生

线性调频信号的数学表达式可写表示为【１１：

丁，

Ｔ

二

Ｔ

二

ｕ（ｔ）＝ａ（ｔ）ｃｏｓ［２＂ｒＨｆｏ＋了／ｋｔ２）］，￡∈ｆ＿｝，｝】

二

其中ｆ为中心频率；Ｋ＝Ｂ／Ｔ为调频斜率；Ｂ为频率变化范围；７１为脉冲宽度；ａ（ｔ）为线性调频矩形脉冲的包络。

式（１）中信号的最高频率为ｆ＋Ｂ／２，根据采样定理，直接对其采样所需的采样频率￡应满足．ｆ≥２∽＋Ｂ／２）。

系统线性调频信号产生结构由五部分组成：计数器或地址发生器、线性调频信号数据存储ＲＯＭ、ＦＰＧＡ的标准化硬件描述语言——一ＶＨＤＬ顶层设计［２１、Ｄ／Ａ转换和低通滤波。信号产生结构图如图２所示。…… 此处隐藏：5604字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……